Tecniche II: parte 1

Cos'è una crema?

! !"#$!#!"$%!!!!!!!!!!! !"#$%"#&'&#(")!*++&*,&!!! Cos'è una crema? Prendiamo per esempio la maionese, se! sbaglio a farla la maionese impazzisce perché io sto! cercando di mettere insieme olio e acqua. Se si può riuscire! a mettere insieme due fasi immiscibile si possono sfruttare! entrambe le proprietà. Un sistema disperso ha! caratteristiche diverse dai suoi componenti e ne sfrutta le! proprietà.!!!!!!!!

!"#$%"#&'&#(")!*++&*,&!!! Cosa succede nell’interfaccia tra olio e acqua?!! &-./0123342!"#$%&'()*)&"+)"#&%,',-)./&"0',"! +$&"(,#)!! 567/01434/!"1")2"0&'3)/&",4)0$,23&/0&"! ULIHULWRDOO¶LQWHUIDFFLDJDVOLTXLGRR!! 5,#6#.2)+.!! Sfruttare due fasi immiscibili e metterle insieme così! da creare un sistema disperso con caratteristiche! completamente diverse rispetto ai composti di! partenza, vengono sfruttate le proprietà di un sistema! disperso.!!!!

Classificazione delle interfacce

$!"#$!#!"$%CLASSIFICAZIONE DELLE INTERFACCE

• Non esiste interfaccia tra G/G: gas-gas sono miscibili tra loro => non esiste nessuna interfaccia
• G/L ha interfaccia e ho una tensione interfacciale (superficie del liquido)
• G/S ha interfaccia alla superficie del solido
• L/L non hanno interfaccia se sono miscibili, se invece sono immiscibili si ha una interfaccia e si forma un'emulsione che è instabile.+829941432:4;-/'</88/'4-./01233/
• L/S ha una interfaccia e parlo di sospensione
• S/S hanno interfaccia tra le particelle di polvere in contatto789: ;<=9:>=<" ;:B:"C:":=;<?78@@<! :=;<?78@@:8A<! D,#E5,# E =&##$/,")/0&'(,**),!! JD,#E2)F$)+. 9$%&'()*)&"+&2"2)F$)+.AG! JD,#E#.2)+. 9$%&'()*)&"+&2"#.2)+.! 9G! JA)F$)+.E2)F$)+. :/0&'(,**),"2)F$)+.E2)F$)+."AA! H&3$2#)./&I! JA)F$)+.E#.2)+. :/0&'(,**),"2)F$)+.E#.2)+."A9! H#.#%&/#)./&I! J9.2)+.E#.2)+. :/0&'(,**),"#.2)+.E#.2)+."H%,'0)*&22&"+)"99 %.2J&')")/"*./0,00.I!!!!!!!!

Fenomeni interfacciali

=0;3/994'4-186/-:2.4'<2'1/-;>/-4'! 4-./012334284!!! ‡ B&/&0',-)./&"+)"3.2&*.2&",00',J&'#."! 3&34',/&"4).2.5)*K&L! ‡ 7.'3,-)./&"&"#0,4)2)0M"+)"&3$2#)./)L!! ‡ C)#%&'#)./&"+)"%,'0)*&22&"+)"#.2)+)"! )/#.2$4)2)")/"3&--)"2)F$)+)"H#.#%&/#)./)IL!! ‡ 8##.'4)3&/0."+)"%,'0)*&22&"+)"#.2)+)"! )/#.2$4)2)")/"3&--)"2)F$)+)"H#.#%&/#)./)IL! ‡ «! => I fenomeni interfacciali influenzano:!

• La penetrazione delle molecole nelle membrane biologiche
• La formazione e la stabilità delle emulsioni
• La dispersione di particelle di solidi insolubili in mezzi liquidi (sospensioni)
• Dispersioni di gas in liquidi (schiume)

Energia libera di superficie

!!"#$!#!"$%L'interfaccia è importante perché le molecole di acqua hanno forze attrattive e repulsive nei confronti delle altre molecole, uguali in tutte le direzioni. Se la molecola di acqua è sulla superficie è sottoposta a forze Le molecole all'interfaccia sono sottoposte a una forza di attrazione verso l'interno della fase differenti liquida (perché le forze verso l’interno sono maggiori di quelle del gas).!

L'energia impiegata nel movimento delle! molecole si trasforma in energia libera di superficie. Il sistema tende a ridurre gas! l'energia libera di superficie riducendo! l'area superficiale (es. Mercurio che non si! spande ma forma palline, le forze di! attrazione sono fortissime): se metto in liquido! provetta due fasi immiscibili e agito le! particelle disperse in bollicine poi si! riuniscono=> Il sistema tende a porsi nella situazione di Le molecole all'interfaccia sono sottoposte a una FORZA/(02/(&2/($//¶,17(5)$&&,$6212627723267($81$)25=$',interfaccia più bassa (per esempio l’aceto$775$=,21(9(562/¶,17(512'(//$)$6(/,48,'$DI ATTRAZIONE VERSO L’INTERNO della fase liquida.

tende a depositarsi in forma di unica goccia/¶(1(5*,$,03,(*$7$1(/029,0(172'(//(02/(&2/(6,perché ha superficie di interfaccia minore).TRASFORMA IN ENERGIA LIBERA DI SUPERFICIE.L’ENERGIA IMPIEGATA nel movimento delle molecole SI,/6,67(0$7(1'($5,'855(/¶(1(5*,$/,%(5$',683(5),&,(TRASFORMA IN ENERGIA LIBERA DI SUPERFICIE.5,'8&(1'2/¶$5($683(5),&,$/(IL SISTEMA TENDE A RIDURRE L’ENERGIA LIBERA DI SUPERFICIE RIDUCENDO L’AREA SUPERFICIALE!!

!$)?"'*@"5&A"'"'!$)?"'+$"5&A"!!!!!!!!!! Forze coesiveLQGLFHGHOO¶DWWUD]LRQHFKHVLJHQHUDWUD! molecole di una stessa fase.!! Forze adesiveLQGLFHGHOO¶DWWUD]LRQHFKHVLJHQHUDWUD! molecole di due fasi differenti.!!!!!!!

Regione interfacciale

%! !"#$!#!"$%!!!!!! 5&5("%&'@&5=")5&!! L'interfaccia non è costituita da uno strato netto ma uno strato misto delle due fasi (la linea di separazione olio-acqua non è netta, esiste uno strato misto dove sono presenti entrambe). La B&*$2),')0M"+&)"#)#0&3)"+)#%&'#)"1"2,"SUHVHQ]DGLXQ¶LQWHUIDFFLD 0',"2&"+$&"(,#)N"*).1"+)"$/,"'&5)./&"+)"*./()/&"H$/,"#$%&'()*)&"+)"#&%,',-)./&IOpresenza di un'interfaccia tra le due fasi regione di peculiarità dei sistemi dispersi è la cioè una8Q¶LQWHUIDFFLDqXQDUHJLRQHGLGLPHQVLRQLILQLWHFRQFRPSRVL]LRQHH confine composizione e proprietà diverse che ha dimensioni finite e ha da quelle dei ciascuna delle%'.%')&0M"+)J&'#&"+,"F$&22&"+)"*),#*$/,"+&22&"(,#)O due fasi. '()*+,-+

La regione interfacciale più o meno spessa ha quindi peculiarità proprie. Se questa zona diventa 01213.4(5,.1(,*.36+77(+8.elevata nel prodotto, questo prodotto finale ha caratteristiche globali diverse dalle due fasi Se la iniziali, influenzate da questa porzione. Il concetto è quindi quanta interfaccia ho nel sistema.'.,)(*/regione interfacciale rappresenta una porzione notevole di un sistema le proprietà del sistema)LJ9DULD]LRQHGLGHQVLWjDOO¶LQWHUIDFFLDROLR GHQVLWj AFTXD GHQVLWj globali sono profondamente e influenzate dalla sua presenza.!

Fig: Variazione di densità all’interfaccia olio! (densità=0.9)/acqua (densità=1)!! d = regione interfacciale!!!!

5&5("%&'@&5=")5&!! 9) 0',00, +) $/, '&5)./& +) #%&##.'& 3.20. %)**.2.N )/ *$) #) K, $/, 5',+,-)./& +)Si tratta di una regione di spessore molto piccolo, in cui si ha una gradazione di! *.3%.#)-)./& & %'.%')&0ML %&' &#&3%). 2, +&/#)0M *,34), 5',+$,23&/0& +,POQ , RO composizione e proprietà; per esempio la densità cambia gradualmente da 0.9 a 1.!

A& 3.2&*.2& +&22, '&5)./& )/0&'(,**),2& /./ K,//. $/, %.#)-)./& ()##,N 3, #)Le molecole della regione interfacciale non hanno una posizione fissa, ma si! 3$.J./. *.#0,/0&3&/0&OS$,/+. 2, '&5)./& )/0&'(,**),2& ',%%'&#&/0, $/, %.'-)./& /.0&J.2& +) $/ muovono costantemente.!

#)#0&3, H(,#& +)#%&'#, *.22.)+,2&N &3$2#)./&N #.#%&/#)./&I 2& %'.%')&0M Quando la regione interfacciale rappresenta una porzione notevole di un sistema! 52.4,2) +&2 #)#0&3, #./. %'.(./+,3&/0& )/(2$&/-,0& +,22, #$, %'&#&/-,O! (fase dispersa colloidale, emulsione, sospensione) le proprietà globali del sistema! sono profondamente influenzate dalla sua presenza.

Variazione dell'energia libera

Ʃ* DŽƩ$! Ʃ* T J,'),-)./& GHOO¶HQHUJLD 2)4&', +&2 #)#0&3,! =ΔG Υ ΔA◦ Ʃ$ T J,'),-)./& GHOO¶DUHD )/0&'(,**),2&! = variazione dell’energia libera del sistemaΔG◦! = variazione dell’area interfaccialeΔA Ʃ* ',%%'&#&/0, )2 2,J.'. ')*K)&#0. %&' ,$3&/0,'& O¶DUHD )/0&'(,**),2& +) Ʃ$ 1#&3%'& %.#)0)J.N )/(,00) )2 #)#0&3, 0&/+&'M ,+ ,J&'& 2, %)U 4,##, ,'&,! rappresenta il lavoro richiesto per aumentare l’area interfacciale di è sempreΔG ΔA,)/0&'(,**),2& %.##)4)2& H#&%,',-)./& 0', 2& +$& (,#)IO! positivo, infatti il sistema tenderà ad avere la più bassa area interfacciale possibile! (separazione tra le due fasi).!

=> Per avere variazione di energia libera minima devo cercare di abbassare la! tensione interfacciale!!!

Tensione superficiale e interfacciale

&!"#$!#!"$%Tensione superficiale:

• Correlata a natura e intensità delle interazioni fra le molecole di una stessa fase. Correlata al tipo di legame tra le molecole uguali. Rispecchia la natura e l'intensità delle interazioni tra molecole di una stessa fase. La tensione superficiale diminuisce con l'aumentare della temperatura.

Tensione interfacciale:

• Correlata a natura e intensità delle interazioni fra molecole di fasi diverse. Rispecchia le interazioni tra molecole di fasi diverse.("#5&$#"'5B=")!&+&*,"'"'!! ("#5&$#"'&#(")!*++&*,"!!!! Ʃ/:!!!! 21B#=J21:#!;1111<0(,.#7=>1111?@A@1J ;! IRU]D GLQH SHUXQLWjGLOXQJKH]]D FP GHOO·LQWHUIDFFLDJ! :121653-+1,.7.))+3(+1C.3135=C.3.1(816(8=! • I valori di tensione superficiale;1218D,4E.--+10.88+1)F+33+1=5F(8.! rispecchiano la natura e G,.34(+18(F.3+1)DC.36(7(+8.H1! 21J ‡/‡';! l’intensità delle interazioni fra" 21J ‡/! molecole di una stessa fase.!# )‡';121J ‡/‡';121J ‡'?1111J 21;#1'?121.34#7=!!
• I valori di tensione interfaccia! dipendono dalla natura e! dall’intensità di interazione fra! molecole di fasi diverse. La! polarità dell’olio di oliva! determina più forti interazioni("#5&$#"'5B=")!&+&*,"'"'! con l’acqua.
• Se la tensione interfacciale è! circa 0 essi sono totalmente! immiscibili.
• La tensione interfaccia! diminuisce all’aumentare della! temperatura.
• Il alcuni casi le tensioni sono! diverse a seconda di come si! dispone il cristallo.!!!!!

I+CC3.).,*+-(5,.1)7E.=+*(7+10(1D,1(,*.36+77(+1*3+10D.16+)(1=+))(J.1(,1C3.).,-+10(1D,51)*3+*51+0)53F(*5!!!!!!!

Forze coesive e adesive

9! !"#$!#!"$%!!!!!!!!! ("#5&$#"'5B=")!&+&*,"!"*.''&2,0,","!! /,0$',"&")/0&/#)0M"+&22&")/0&',-)./)"(',"! %,'0)*&22&"+)"$/,"#0&##,"(,#&O!! ("#5&$#"'&#(")!*++&*,"!"*.''&2,0,"! ,"/,0$',"&")/0&/#)0M"+&22&")/0&',-)./)"(',"! %,'0)*&22&"+)"(,#)"+)J&'#&O!!!!!!!!!!!

Valori di tensione

("#5&$#&'5B=")!&+&*,&'"'("#5&$#&'! &#(")!*++&*,&'C+$#()$'*+DB*E'2'FGƒ+!! 9.#0,/-, ;&/#)./&" 9.#0,/-," ;&/#)./&"! #$%&'()*),2&"HJI" )/0&'(,**),2&"H+)/&6*3I *./0'."V >"! WH+)/&6*3I! 8*F$," XWNY Z&'*$')." [X\! D2)*&')/," ][N^ /"&#,/." \RNR! 8*)+.".2&)*. [WN\ 8*)+.".2&)*. R\N]! _&/-&/&" WYN\ _&/-&/&" [\! @2.'.(.'3)." WXNR @2.'.(.'3)." [WNY! @@2 W]NX 8*)+."*,%')2)*. YNWW! ^>2)."+)"')*)/. [QNP <0&'&"&0)2)*. RPNX! 2OLRG¶ROLYD [\NY 2OLRG¶ROLYD WWNQ! >2)."+)"#&3) [\N^! >2)."+)"J,#&2)/, [[NR! Z&'*$')." ^X]! <#,/." RY!!!!!

K! !"#$!#!"$%!!!!! ‡ :"J,2.')"+)"0&/#)./&"#$%&'()*),2& ULVSHFFKLDQRODQDWXUDHO¶LQWHQVLWj! +&22&")/0&',-)./)"(',"%,'0)*&22&"+)"$/,"#0&##,"(,#&O! J<#!"V5"o 2&5,3)"3&0,22)*) T"^X]"+)/&6*3! JV >"o 2&5,3)")+'.5&/. T"XWNY"+)/&6*3W! J_&/-&/&"o 2&5,3)"S T"WYNQ"+)/&6*3! J<#,/."o T"RY"+)/&6*3!!

‡ :"J,2.')"+)"0&/#)./&")/0&'(,**),2& +)%&/+./."+,22,"/,0$',"&"! GDOO¶LQWHQVLWjGLLQWHUD]LRQHIUDSDUWLFHOOHGL(,#)"+)J&'#&OJ<#!"#)#0&3,"&#,/.6V >" T"\RNR"+)/&6*3! W JVLVWHPDROLRG¶ROLYD+ >" T"WWNQ"+)/&6*3! W/DSRODULWjGHOO¶ROLRG¶ROLYDGHWHUPLQDSLIRUWLLQWHUD]LRQLFRQO¶DFTXD!!

‡ 9&"2,"0&/#)./&")/0&'(,**),2&"(',"W"2)F$)+)"1"# PN"&##)"#./."0.0,23&/0&"! 3)#*)4)2)L"#&"1"z +,"PN"#)"3,/)(&#0,/."*./+)-)./)"+)"%,'-),2&"."0.0,2&"! )33)#*)4)2)0MO!!

‡ /DWHQVLRQHVXSHUILFLDOHGLPLQXLVFHFRQO¶DXPHQWDUHGHOODWƒDXPHQWRGHOO¶HQHUJLDFLQHWLFDGHOOHSDUWLFHOOH!!!!!!

Apilarità e valori

A*,$)&'@&'J =")'5$,&@&'@&'! 5A! ',9(56$32/$5,7$¶!! J9.2)+. H+)/&6*3I9G! ;&(2./" RQ! B,',(()/," W\N\! B.2)&0)2&/& [XN]!! B.2)3&0)2"3&0,*')2,0. ^\N^! =`2./ \PNY! :/+.3&0,*)/, ]RNY! D')#&.($2J)/, ]WNW!! :+'.*.'0)#./& ]YNX! 9.+)."*2.'$'. R\\! ?,3&" R[PP!!!!!!

Metodo del capillare

L! !"#$!#!"$%!!!!!! %"($@&'=")'%&5B)*)"',*'! ("#5&$#"'5B=")!&+&*,"!!!!! ‡ 0HWRGREDVDWRVXOO¶LQQDO]DPHQWRGHO! 2)F$)+.")/"$/"*,%)22,'&!! ‡ ;&/#).3&0'."+)"+$"=.$`!!!!!!!!!!!!

0(72'2%$6$7268//¶,11$/=$0(172! @",',&DB&@$'&#'B#'+*=&,,*)"!!!!! F F1 2!! = angolo di contatto (per laθ T=angolo di contatto (per! maggior parte dei liquidi ~ 0)la maggior parte dei! liquidi ~ 0)!

Il liquido sale nel capillare fino a che la forza F1, che dipende dalla Il liquido sale nel capillare fino a che la forza F , che dipende dalla tensione superficiale! 1viene uguagliata dalla forza F dovuta al peso della colonna di liquido nel capillare. tensione superficiale viene uguagliata dalla forza F2 dovuta al peso2! J2Sr TF = (per = 0)della colonna di liquido nel capillare.1! ◦ F1 = (per = 0)2F = m ‡J Sr hdgγ2!r θ! 2 ◦ F2 = m·g = !r2 h d g$OO¶HTXLOLEULR) = F! 1 2 S 2r hdg 1JF1 = F2All’equilibrio: => = !r2hdgγ2!r hdgrJ2Sr Sr 2= hdg! S2 r 2!!!!!

Scala calibrata

M! !"#$!#!"$%!!!!!! (/-94;>/.0;'<4'<6'#;6H!! Scala calibrata(dine)! F!! olio! acqua!! Principio: la forza necessaria per distaccare un anello di platino- iridio dalla superficie di unPrincipio: la forza necessaria per distaccare un anello di platino-! LULGLRGDOODVXSHUILFLHGLXQOLTXLGRRGDOO¶LQWHUIDFFLDWUDGXHOLTXLGLliquido